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专利名称 | 一种测定离焦量的方法及系统 |
申请号 | CN201410443058.3 | 申请日期 | 2014-09-02 |
法律状态 | 暂无 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2014-11-26 | 公开/公告号 | CN104165596A |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G01B11/14 | IPC分类号 | G;0;1;B;1;1;/;1;4查看分类表>
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申请人 | 南京中科神光科技有限公司 | 申请人地址 | 江苏省南京经济技术开发区兴科路12号科创基地211室
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权利人 | 南京光宝光电科技有限公司 | 当前权利人 | 南京光宝光电科技有限公司 |
发明人 | 孟繁霖;付强;周军;王国峰;邢飞 |
代理机构 | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) | 代理人 | 柏尚春 |
摘要
本发明公开了一种测定离焦量的方法及系统,用于扫描振镜系统中离焦量的测量,包括如下步骤:确定激光λ1的焦平面;测量结构光λ3与水平面之间形成一倾角α及焦距的值;测量指示光λ2偏离垂直面的角度θ;根据公式计算得出离焦量。本发明克服了常规测量工具由于读数引入的误差,并能实现非接触的距离测量,避免了常规测量对工件的损伤,并能实现狭小空间内的测距,提高了加工效率。
1.一种测定离焦量的方法,用于激光加工中离焦量的测量,其特征在于,包括如下步骤:
1)在工作平台上放置标准件,调整激光λ1垂直出射的高度,使激光λ1的焦平面位于标准件的工作面;
2)打开指示灯,指示灯的指示光λ2与激光λ1共光路;
3)引入第二光源,第二光源位于指示灯一侧,第二光源出射的结构光λ3与水平面之间形成一倾角α;
4)调整倾角α,使指示光λ2的中心与结构光λ3的中心在激光λ1的焦平面上重合后,测量倾角α以及焦距的值;
5)将标准件更换为待加工件,当待加工件的工作面未处于激光λ1的焦平面时,调整指示光λ2的出射角度,使指示光λ2的中心与结构光λ3的中心在待加工件工作面上重合,测量指示光λ2偏离垂直面的角度θ;
6)通过公式计算离焦量的值:
|BC|=abs(|AC|-|AB|)
其中|BC|为离焦量,|AC|为待加工件的工作面与输出透镜的距离,|AB|为焦距,α为结构光λ3的倾角,θ为指示光λ2偏离垂直面的角度。
2.根据权利要求1所述的测定离焦量的方法,其特征在于,所述步骤5)在将标准件更换为待加工件后,再次调整激光λ1垂直出射的高度,以调整激光λ1的焦平面与待加工件的工作面之间的距离。
3.一种测定离焦量的系统,包括激光光源、用于发射指示光λ2的指示灯,用于测量焦距的激光位移传感器,其特征在于,指示灯的指示光λ2与激光λ1共光路,还包括:
光路调整装置(1),用于调整激光λ1和指示光λ2光路的出射角度;
结构光发射器(2),作为引入的第二光源位于指示灯一侧,用于发射结构光λ3,以及调整结构光λ3与水平面之间形成倾角α,并在指示光λ2的中心与结构光λ3的中心在激光λ1的焦平面上重合后,测量倾角α;
光路调整装置(1)还用于在指示光λ2的中心与结构光λ3的中心在待加工件工作面上重合时,测量指示光λ2偏离垂直面的角度θ。
4.根据权利要求3所述的测定离焦量的系统,其特征在于,所述光路调整装置(1)包括反射镜、转动装置和角度传感器,反射镜通过转动装置进行转动以调整光路,角度传感器用于测量所述角度θ。
5.根据权利要求3所述的测定离焦量的系统,其特征在于,还包括输出透镜(3),位于光路调整装置(1)的底部,用于聚焦光束。
一种测定离焦量的方法及系统\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种距离测定方法,特别涉及一种可应用于激光打标、焊接、选择性烧结领域的离焦量测定方法及系统。\n背景技术\n[0002] 离焦量就是焦点离作用物质间的距离,离焦量对激光加工质量的影响很大,某些激光加工通常需要一定的离焦量,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。离开激光焦点一定距离的各平面上,功率密度分布相对均匀。\n[0003] 在应用扫描振镜进行激光打标、激光扫描振镜焊接、选择性烧结过程中,常常需要控制离焦量。为确定工件表面的离焦量,人们往往采用直尺测量工件与输出镜头之间的距离,即工作距离,利用工作距离与离焦量相差。采用直尺测量的方法,人为读数会存在相当大的误差。此外,在有些狭小或者密封空间无法使用常规的度量工具测量。\n发明内容\n[0004] 发明目的:本发明旨在提供一种测定离焦量的方法及系统,避免人为读数,实现非接触性的精确测量。\n[0005] 技术方案:本发明所述的一种测定离焦量的方法,用于扫描振镜系统中离焦量的测量,包括如下步骤:\n[0006] 1)在工作平台上放置标准件,调整激光λ1垂直出射的高度,使激光λ1的焦平面位于标准件的工作面;\n[0007] 2)打开指示灯,指示灯的指示光λ2与激光λ1共光路;\n[0008] 3)引入第二光源,第二光源位于指示灯一侧,第二光源出射的结构光λ3与水平面之间形成一倾角α;\n[0009] 4)调整倾角α,使指示光λ2的中心与结构光λ3的中心在激光λ1的焦平面上重合后,测量倾角α以及焦距的值;\n[0010] 5)将标准件更换为待加工件,当待加工件的工作面未处于激光λ1的焦平面时,调整指示光λ2的出射角度,使指示光λ2的中心与结构光λ3的中心在待加工件工作面上重合,测量指示光λ2偏离垂直面的角度θ;\n[0011] 6)通过公式计算离焦量的值:\n[0012]\n[0013] |BC|=abs(|AC|-|AB|)\n[0014] 其中|BC|为离焦量,|AC|为工作面与输出透镜的距离,|AB|为焦距,α为结构光λ3的倾角,θ为指示光λ2偏离垂直面的角度。\n[0015] 所述步骤5)在将标准件更换为待加工件后,再次调整激光λ1垂直出射的高度,以调整激光λ1的焦平面与待加工件的工作面之间的距离。\n[0016] 本发明还提供一种测定离焦量的系统,包括激光光源、用于发射指示光λ2的指示灯,用于测量焦距的激光位移传感器,还包括:\n[0017] 光路调整装置,用于调整激光λ1和指示光λ2的光路,以及测量指示光λ2偏离垂直面的角度θ;\n[0018] 结构光发射器,作为引入的第二光源位于指示灯一侧,用于发射结构光λ3,以及测量结构光λ3与水平面之间形成的倾角α。\n[0019] 所述光路调整装置包括反射镜、转动装置和角度传感器,反射镜通过转动装置进行转动以调整光路,角度传感器用于测量所述角度θ。\n[0020] 还包括输出透镜,位于光路调整装置的底部,用于聚焦光束。\n[0021] 有益效果:本发明克服了常规测量工具由于读数引入的误差,并能实现非接触的距离测量,避免了常规测量对工件的损伤,并能实现狭小空间内的测距,提高了加工效率。\n附图说明\n[0022] 图1为本发明的示意图。\n具体实施方式\n[0023] 如图1所示,一种测定离焦量的系统,包括光路调整装置1、结构光发射器2、输出透镜3、指示灯(图中未示出)和用于测量焦距的激光位移传感器(图中未示出),入射光入射到光路调整装置1,λ1为激光,λ2为指示灯的指示光,指示光λ2与激光λ1共光路结构;λ3为结构光发射器2的结构光,λ2与λ3均为可见光波长。光路调整装置1包括反射镜(图中未示出)、转动装置(图中未示出)和角度传感器(图中未示出),反射镜可以根据需要通过转动装置进行转动,转动角度可以通过角度传感器测量。输出透镜3位于扫描振镜的底部,用于聚焦光束,使光束能量集中,便于加工。\n[0024] 一种测定离焦量的方法,首先,光路调整装置1通电并使激光λ1垂直出射,即沿着图中的ABC线出射,由于工作平台是固定的,在工作平台上放置标准件。因为激光不能直接打在工作平面上,防止工作平面的损坏,标准件厚度已知。调整光路调整装置1的高度,使激光λ1的焦平面与标准件上的工作面重合。此时, 在寻找焦平面时,利用光强传感器,测量激光λ1在标准件上的工作面的光强最大为焦平面,即图1中EB所在的面为激光λ1的焦平面。\n[0025] 然后,关闭激光λ1,打开指示灯和结构光发射器2,分别发出指示光λ2和结构光λ3。\n由于指示光λ2与激光λ1共光路结构,即保证了指示光λ2也为垂直出射,即沿着ABC线出射,此位置为光路调整装置1中反射镜的初始位置。调整结构光发射器2,使结构光λ3的中心在焦平面上与指示光λ2中心重合,重合点为图1中的B点。结构光发射器2发射的结构光λ3与水平面之间形成的倾角α采用倾角传感器测量,焦距AB由激光位移传感器测量,这两个初始值,测定后不再改变。\n[0026] 测定完倾角α和焦距AB后,将标准件替换为待加工件,由于待加工件不可能与标准件完全一样,比如待加工件可能厚度与标准件不一致,待加工件形状不规则,工作面表面不平整,待加工件工作面与标准件工作面一定不在一个平面上。再次调整激光λ1垂直出射的高度,以调整激光λ1的焦平面与待加工件的工作面之间的距离,由于将待加工件的工作面调整为处于激光λ1的焦平面这个状态不好把握,对技术人员的要求较高,需要多次调节多次试验,且费时费力,误差较大。本实施例将待加工件的工作面尽量靠近激光λ1的焦平面,即当待加工件的工作面未处于激光λ1的焦平面时,通过光路调整装置1中的转动装置调整反射镜的角度,使指示光λ3的中心与结构光λ2的中心在待加工件的工作面上重合,如图1所示,DC所在的面为待加工件的工作面,指示光λ2中心与结构光λ3的中心有一定距离,重合点为图1中的D点。由光路调整装置1中的角度传感器,测定得到偏离原点的角度θ。最后,由数学关系:\n[0027]\n[0028] 计算出工作平面与输出透镜的距离|AC|,则离焦量为|BC|=abs(|AC|-|AB|)。其中|BC|为离焦量,|AC|为工作面与输出透镜的距离,|AB|为焦距,α为结构光λ3的倾角,θ为指示光λ2偏离垂直面的角度。本发明避免了人为读数,实现非接触性的精确测量离焦量。
法律信息
- 2017-09-19
专利权的转移
登记生效日: 2017.08.30
专利权人由南京中科神光科技有限公司变更为南京光宝光电科技有限公司
地址由210038 江苏省南京市南京经济技术开发区兴和路18号变更为210038 江苏省南京经济技术开发区兴科路12号科创基地211室
- 2017-01-25
- 2014-12-24
实质审查的生效
IPC(主分类): G01B 11/14
专利申请号: 201410443058.3
申请日: 2014.09.02
- 2014-11-26
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |